[发明专利]一种高品质H13稀土模具钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高品质H13稀土模具钢及其生产方法，属模具钢制造技术领域。

背景技术

模具钢是制造模具的必备材料。由于热作模具与热的金属接触，因此要求它具有高温强度、耐磨性和韧性，抗热疲劳及耐氧化性能，同时亦需要高的淬透性和较小的变形。为了满足模具的上述要求，对钢材性能就有特殊要求：钢材成份均匀、组织均匀、硬度均匀；钢质纯净、要求钢中有害元素及非金属夹杂物含量低；钢致密，无气孔、疏松、偏析小等：钢材各向异性小。

美国H13钢 (相当于我国4Cr5MoSiV1)具有良好的综合性能，被广泛应用于热锻模具和挤压模具。

冶金工业出版社l 987年12月出版的《稀土在钢铁中的应用》一书曾报道“在合金钢和高合金钢中添加适量的稀土元素对钢的纯度、均匀性、晶粒细化和改善高合金钢的热塑性等有良好的影响”。在模具钢中添加稀土生产稀土模具钢也有些报导，稀土有很好的化学活性，易于与钢中的硫、氧结合生成高熔点稀土氧化物、稀土硫化物、稀土硫氧化物、稀土硅酸盐，这些物质会在钢液凝固过程中作为非白发结晶核心，促使钢中晶粒细化。同时，稀土元素可以改变合金模具钢内合金碳化物Mn(Cr，w，V，Mo)C的形态，使得合金碳化物由针状、片状和连续网状变为弥散分布的颗粒状或球状碳化物形态，从而改善钢的组织和性能。但由于钢中氧、硫含量的控制导致稀土处理效果不稳定，稀土模具钢未能实现规模化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供改善钢的组织和性能一种高品质H13稀土模具钢及其生产方法。

一种高品质H13稀土模具钢，稀土模具钢的成分及重量百分比为：C 0.37～0．42％，Si 0.80～1.20％，Mn 0.20～0.50％，Cr 5.00～5.50％，Mo 1.20～1.75％，V 0.80～1.20％，P≤0.025%，S≤0.005％，稀土元素0．001～0．010％，Fe余量。

所述的稀土元素为La或Ce。

所述的高品质H13稀土模具钢，钢中全氧含量小于15PPm。

一种高品质H13稀土模具钢的生产方法，该钢C、Si、Mn、Cr、Mo、V的化学成分的重量百分比符合NADCA207-2011高级H13钢标准，P≤0.025％，S≤0.005％，稀土元素0.001～0.010％。

a．电炉冶炼及LF炉精炼：按照NADCA207-2011高级H13钢的成分及重量百分比为：C 0.37～0．42％，Si 0.80～1.20％，Mn 0.20～0.50％，Cr 5.00～5.50％，Mo 1.20～1.75％，V 0.80～1.20％，P≤0.025%，S≤0.005％，Fe余量，进行配料和电炉熔炼，控制出钢P≤0.010%，然后进行LF炉合金化及脱S，使S≤0.005％。

b．VD炉真空除气及喂稀土线：真空碳脱氧，钢中全氧≤15PPm；喂入稀土镁钙复合线按重量百分比计： Ce或La～20％、镁～10％、钙～2％、其余为硅或铁，控制钢中稀土元素残留量的按重量百分比计：0．001～0．010％；然后软吹氩气＞15分钟。

c．氩气保护浇注：通过模内及注流氩气保护，防止注流氧化，采用机械式微区震荡技术，细化结晶组织，改善钢锭均匀性。

d、高温均匀化：对钢锭进行1220～1300℃高温均匀化，持续时间为15～40小时后锻压，消除液析和带状偏析。

e、锻后退火：锻后对锻件迅速水冷至350～450℃后进行球化退火，抑制碳化物成网状析出。

本发明控制钢中全氧含量小于15PPm、加入稀土处理、氩气保护浇注、微区震荡、高温均匀化、有效抑制碳化物析出的球化退火工艺方面来实现合金模具钢性能的优化，从而获得高品质H13稀土模具钢。

本发明的模具钢最大优点是：高纯净度、高组织均匀性和高力学性能等向性，有效提高模具的使用寿命，降到生产成本。

附图说明

图1为本发明退火组织图。

具体实施方式

实施例1

本发明采用高品质H13稀土模具钢的成分及重量百分比为：C 0.37～0．42％，Si 0.80～1.20％，Mn 0.20～0.50％，Cr 5.00～5.50％，Mo 1.20～1.75％，V 0.80～1.20％，P≤0.025%，S≤0.005％，La或Ce  0.001～0.010％，Fe余量。

本实施例中，热作模具钢的工艺过程和步骤如下：